Dysprosium metāls ir mīksts, sudrabots retzemju elements (REE), kas tiek izmantots pastāvīgajos magnētos tā paramagnētiskās izturības un izturības dēļ augstā temperatūrā.
Īpašības
- Atomu simbols: mir
- Atomu skaitlis: 66
- Elementu kategorija: metālisks lantīds
- Atomsvars: 162,50
- Kušanas temperatūra: 1412 ° C
- Vārīšanās temperatūra: 2567 ° C
- Blīvums: 8,551g / cm3
- Vickers cietība: 540 MPa
Raksturlielumi
Lai gan disprosija metāls ir relatīvi stabils apkārtējā temperatūrā, tas reaģēs ar aukstu ūdeni un ātri izšķīst, nonākot saskarē ar skābēm. Fluorūdeņražskābā smagais retzemju metāls veidos disprosija fluorīda (DyF) aizsargājošu slāni3).
Mīkstais, sudraba krāsas metāls galvenokārt tiek izmantots pastāvīgajos magnētos. Tas ir saistīts ar faktu, ka tīrs disprosijs ir izteikti paramagnētisks virs -93°C (-136°F), kas nozīmē, ka tas piesaista magnētisks lauki plašā temperatūru diapazonā.
Kopā ar holmiju disprosijam ir arī jebkura elementa augstākais magnētiskais moments (vilkšanas stiprums un virziens, ko ietekmē magnētiskais lauks).
Dysprosium augstā kušanas temperatūra un neitronu absorbcijas šķērsgriezums ļauj to izmantot arī kodolieroču vadības stieņos.
Kaut arī disprosijs darbosies bez dzirksteļošanas, tas netiks komerciāli izmantots kā tīrs metāls vai kā konstrukcija sakausējumi.
Tāpat kā citi lantanīda (vai retzemju) elementi, disprosijs rūdas ķermeņos visbiežāk dabiski tiek saistīts ar citiem retzemju elementiem.
Vēsture
Franču ķīmiķis Pols-Emīls Lekoks de Boisbadrāns pirmo reizi atzina disprosiju kā neatkarīgu elementu 1886. gadā, kamēr viņš analizēja erbija oksīdu.
Atspoguļojot REE intīmo raksturu, de Boisbaudran sākotnēji pētīja netīro itrija oksīdu, no kura viņš, izmantojot skābi un amonjaku, izvilka erbiju un terbiju. Tika konstatēts, ka pats erbija oksīds satur divus citus elementus - holmiju un tūliju.
Kad de Boisbaudran strādāja prom no mājām, elementi sāka atklāties kā krievu lelles, un pēc tam 32 skābju sekvences un 26 amonjaka nogulsnes, de Boisbaudran spēja identificēt disprosiju kā unikālu elementu. Jauno elementu viņš nosauca pēc grieķu vārda disprositos, kas nozīmē “grūti iegūt”.
Tīrākas elementa formas 1906. gadā sagatavoja Georgs Urbains, savukārt tīru formu (līdz mūsdienām standarts) elements tika izgatavots tikai līdz 1950. gadam pēc io-apmaiņas atdalīšanas attīstības un metalogrāfija reducēto metālu izpētes pioniera Frenka Harolda Speddinga un viņa komandas Ames laboratorijā reducēšanas paņēmieni.
Eimsa laboratorija kopā ar Jūras spēku munīcijas neitralizēšanas laboratoriju bija arī galvenā, izstrādājot vienu no pirmajiem galvenajiem disprosija lietojumiem - Terfenol-D. Magnetostriktīvs materiāls tika pētīts pagājušā gadsimta 70. gados un 1980. gados tika komercializēts izmantošanai jūras spēku sonāros, magnētmehāniskajos sensoros, izpildmehānismos un pārveidotājos.
Dysprosium izmantošana pastāvīgajos magnētos arī pieauga, izveidojot neodīma-dzelzs-bora (NdFeB) magnēti 80. gados. General Motors un Sumitomo Special Metals pētījumu rezultātā tika izveidotas šīs spēcīgākās un lētākās pirmā pastāvīgā (samārija-kobalts) magnēti, kas tika izstrādāti pirms 20 gadiem.
NdFeB magnētiskā sakausējuma pievienošana no 3 līdz 6 procentiem disprosija (pēc svara) palielina magnēta Curie punktu un piespiešanas spējas, tādējādi uzlabojot stabilitāti un veiktspēju augstā temperatūrā, vienlaikus samazinot demagnetizācija.
NdFeB magnēti tagad ir standarts elektroniskajās lietojumprogrammās un hibrīda elektriskajos transportlīdzekļos.
REE, ieskaitot dysprosium, 2009. gadā iekļuva pasaules plašsaziņas līdzekļu uzmanības centrā pēc tam, kad Ķīnas elementu eksporta ierobežojumi izraisīja piegādes deficītu un investoru interesi par metāliem. Tas, savukārt, noveda pie strauji augošām cenām un nozīmīgiem ieguldījumiem alternatīvu avotu attīstībā.
Ražošana
Nesenā plašsaziņas līdzekļu uzmanība, pārbaudot globālo atkarību no Ķīnas REE ražošanas, bieži uzsver faktu, ka valstī tiek ražoti aptuveni 90% no pasaules REE ražošanas apjoma.
Lai gan virkne rūdu veidu, tostarp monazīts un bastnasīts, var saturēt disprosiju, avoti ar augstāko ietvertā disprosija procentuālais daudzums ir jonu adsorbcijas māli Jiangxi provincē Ķīnā un ksenotimijas rūdas Dienvidķīnā un Malaizija.
Atkarībā no rūdas veida atsevišķu REE iegūšanai jāizmanto dažādas hidrometalurģijas metodes. Putnu putošana un apcepšana koncentrāti ir visizplatītākā metode retzemju sulfāta, prekursora savienojuma, iegūšanai, kuru attiecīgi var pārstrādāt, izmantojot jonu apmaiņu pārvietojums. Pēc tam iegūtie disprosija joni tiek stabilizēti ar fluoru, veidojot disprosija fluorīdu.
Dysprosium fluoride var tikt pārveidots par metāla lietņiem, karsējot ar kalciju tantāla tīģeļu augstā temperatūrā.
Disprosija ražošana pasaulē ir ierobežota līdz aptuveni 1800 metriskajām tonnām (satur disprosiju) gadā. Tas veido tikai apmēram 1 procentu no visiem retzemju rafinētajiem produktiem katru gadu.
Lielākie retzemju ražotāji ir Baotou tērauda retzemju Hi-Tech Co., China Minmetals Corp un Aluminium Corp. Ķīna (CHALCO).
Lietojumprogrammas
Līdz šim lielākais disprosija patērētājs ir pastāvīgo magnētu nozare. Šādi magnēti dominē augstas efektivitātes vilces motoru tirgū, kurus izmanto hibrīda un elektriskos transportlīdzekļos, vēja turbīnu ģeneratoros un cieto disku piedziņā.
Noklikšķiniet šeit lasīt vairāk par dysprosium lietojumiem.
Avoti:
Emslijs, Džons. Dabas celtniecības bloki: A-Z ceļvedis elementiem.
Oxford University Press; Jaunā izdevuma izdevums (septembris 14 2011)
Arnolda magnētiskās tehnoloģijas. Svarīga disprosija loma mūsdienu pastāvīgajos magnētos. 2012. gada 17. janvāris.
Lielbritānijas Ģeoloģijas dienests. Retzemju elementi. 2011. gada novembris.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorta, prof. Dūdlijs. "Vai Ķīnas reto zemju dinastija var izdzīvot". Ķīnas rūpniecisko minerālu un tirgu konference. Prezentācija: 2013. gada 24. septembris.
Sekojiet Terensam on Google+